大跨徑連續(xù)剛構橋施工過程中的線形監(jiān)控與應力監(jiān)控分析

朱丹麗

(湖南路橋建設集團有限責任公司)

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大跨徑連續(xù)剛構橋施工過程中的線形監(jiān)控與應力監(jiān)控分析

朱丹麗

(湖南路橋建設集團有限責任公司)

摘要：對某大跨徑連續(xù)剛構橋進行了變形測試斷面與測點布置、箱梁懸臂施工高程控制等施工線形監(jiān)控分析，并進行應力監(jiān)控分析，從施工監(jiān)控結果分析可以表明，該橋施工監(jiān)控的方案具有可實施性，且效果較佳。

關鍵詞：大跨徑連續(xù)剛構橋；線形監(jiān)控；應力監(jiān)控

1工程概況

L橋主橋結構為(58+104+58)m預應力混凝土連續(xù)剛構，，主墩 12#～13#橋墩基礎為鉆孔樁承臺基礎，12#、13#橋墩墩高分別為 61m、65m，橋址處風速較大，這是為了降低風振及風力對高墩所造成的影響，同時也考慮到美觀因素，主墩墩身采用四角為圓形的矩形空心墩;在橋墩底部均設置 5m高的實體段。

2大跨徑連續(xù)剛構橋施工線形監(jiān)控分析

2.1　變形測試斷面及測點布置

在施工監(jiān)控中，測量類測點可兼顧滿足箱梁軸線以及箱梁撓度觀測的要求。將九個施工控制的基準點布置在每個墩上0#塊箱梁的頂面，每個點的位置和每個點的距離相差不得超過±10mm。在各個懸澆箱梁節(jié)段地板布置兩個測點，頂板則設置三個測點，對稱布置是以箱梁中線為準，測點需要距離節(jié)段前端面20cm處；在完成設置標高測點之后，需要建立這個斷面梁底高程的準確關系，以梁底高程作為準確的測量結果。

測點標志采用16mm直徑螺紋鋼筋來制作。底板與頂板的測點鋼筋長度需按照板厚來進行實際放樣，要求鋼筋能夠保持豎直，鋼筋在箱梁截面混凝土上露出2cm(誤差應小于5mm)，將鋼筋頭多余部分割掉，最后將鋼筋的頭部進行加工磨圓且在頭部涂上紅漆。

2.2　箱梁懸臂施工平面及高程控制

(1)建立所要監(jiān)控的橋的有限元模型，并考慮施工條件下各種因素，計算在實際工況中，每個施工段的控制高程，并將高程及時提供給施工單位，保證大橋施工線形控制。

(2)那些用于施工線形標高控制的有限元模型中的相關參數(shù)要根據(jù)施工進度的每個施工段的實際際齡期來考慮混凝土徐變以及收縮，考慮到實橋梁混凝土取樣得到的彈性模量等信息的反饋來對相關參數(shù)進行確認，從而保證在計算狀態(tài)中能夠最大可能符合實際。因而在施工實際狀態(tài)下，監(jiān)控工作人員需要收集有效的相關參數(shù)，也需要施工單位能夠及時提供相應相關狀況。

(3)計算每個懸灌施工段在完成時候時的實際標高，在某施工段懸灌前的12h前提供這個施工段名義的立模標高。這個標高作為這個施工段前段頂面中線上的標高，不包含橋面鋪裝層厚度。施工立模標高=名義立模標高+施工修正值

(4)計算每個施工段在張拉完成后的施工標高。在懸灌工況下，按照施工單位的標高實測結果，對前面一個施工段的標高控制結果進行相應計算。看是否需要通過相應糾偏措施(施工橋梁線形控制測量：在每個施工段懸灌過程中，施工單位需要在施工體系頂面進行超過3次的控制測量，其測量需要在完成掛籃移動到位后與此施工段澆筑完成后以及在預應力張拉完成后)。

(5)合攏控制：在合攏之前，對橋梁變形狀態(tài)的控制計算需要按照設計中合攏所規(guī)定的方案來進行。按照其計算結果，為全橋合攏施工提供相應控制標高，和在合攏的每個過程中的各工況下橋梁變形的狀態(tài)，這其中包括了邊跨合攏控制。

(6)提供在合攏之后橋面二期恒載施工標高控制計算結果。

(7)在成橋后的三年時，達到施工目標高程的計算分析。

3大跨徑連續(xù)剛構橋施工應力監(jiān)控分析

3.1　應力傳感器的選擇

通過對相異應力的測試儀器分析比較后，應力觀測測試儀器選擇使用鋼弦式應力計和配套的頻率接收儀。鋼弦式應力計采用振弦理論設計，該應力計在靈敏度、精度、穩(wěn)定性方面比較強，最主要的是適合長時間進行使用觀測，其主要性能指標如下：振弦頻率測量范圍：600～3 000Hz；FS：≤0.2；最大壓應力：100MPa；最大拉應力：200MPa；零漂Hz/3 個月：3~5；溫度漂移Hz/10 ℃：3~4；使用環(huán)境溫度：-10～50 ℃。

3.2　箱梁斷面應力測點布置

(1)懸臂根部截面正應力監(jiān)測。

預應力混凝土連續(xù)剛構在懸臂施工階段中，對主梁最為不利的是懸臂根部截面，選擇對該截面進行應力監(jiān)測。懸臂根部現(xiàn)場埋設監(jiān)測的應力、應變元件，總共七個觀測截面埋設內(nèi)埋式鋼弦應變計50個。

(2)體系轉換前后橋梁應力狀態(tài)實際變化監(jiān)測。

在完成合攏之后，最為不利的截面(除了懸臂根部截面外)還有跨中合攏截面，這時的主梁根部以及跨中截面都是監(jiān)測控制截面。因而，在合攏前后，結構將會從施工雙懸臂體系轉化為連續(xù)剛構體系，這其中的應力轉臺變化比較復雜。同時，由于內(nèi)應力的調(diào)整以及混凝土徐變、收縮的完成，整橋的線形與應力都有相應的變化。施工監(jiān)控來對該變化的掌握是對成橋線形及應力分析所必不可少的。分析掌握每個體系轉換過程中前后所觀測到的已埋設的每個斷面鋼弦應變計，能夠對內(nèi)應力調(diào)整情況更為清楚。尤其還中跨跨中設置應變觀測斷面同時在適合的時間觀測來提供相應數(shù)據(jù)。

3.3　箱梁斷面應力測量方法

混凝土應力是通過測量混凝土的應變，并以此進一步計算得到的。把懸臂根部、中跨截面作為主梁縱向應力監(jiān)測斷面。根據(jù)力學原理，我們知道箱梁截面上下緣的應力最大，因此將箱梁截面上、下緣處的應力值作為觀測的重點。由于實際施工中受結構自重，掛籃剛度，施工荷載等復雜因素的影響，可能還需要根據(jù)結構的實際狀況，對某些截面進行適當?shù)恼{(diào)整。

4施工監(jiān)控結果分析

4.1　線形監(jiān)控結果分析

L橋的線形監(jiān)測，對于跨中合攏的精確性，成橋后線形美觀、平順，行車舒適等來說，都發(fā)揮著非常重要的作用，因而，在各個施工階段后都需要進行標高以及線形控制的測量。根據(jù)現(xiàn)場實測標高值和理論值的進行分析比較，進行誤差調(diào)整，準確提供下一塊段的立模標高，進而對橋梁線形進行準確控制。表1 列出了L橋部分13#墩在施工至最大懸臂狀態(tài)時，梁段在其預應力張拉后，箱梁頂點中心處的實測標高值與設計標高值的對比情況。

表1　L橋部分節(jié)段標高控制表

分析以上的理論值以及實測值的對比情況，可以了解到：在標高方面，橋面實測值和理論設計值吻合度大部分比較高，但局部依舊有所偏差，這其中的因素不僅僅是變形誤差分析，還有測量誤差因素。還有就是因為橋面施工作業(yè)的影響，會造成在橋面線形測點的布設以及測量時會造成相應的困難，并且在施工的過程之中其自身就存在一定的誤差。此外，中跨合攏沒有完成澆注，在合攏段的兩側梁截面依舊有著比較高的預拱度。在完成澆注后，經(jīng)過新澆注的混凝土的自重加載與整橋的結構體系轉換等過程，這時差值會有所縮小?？偠灾@個測量結果是令人滿意的的，這也表明本文所說的施工控制方法在指導施工控制方面有著相應的效果。

4.2　應力監(jiān)控結果分析

對于L橋的應力測試主要是測取橋梁上部結構的最危險截面和關鍵截面，進而了解每一施工工況的應力值。通過與MIDASCIVIL的理論計算值相比較，對比分析數(shù)據(jù)，得出結構應力的變化規(guī)律，并進一步判斷結構的安全性。由于根部截面的應力在橋梁上部結構所受應力最大的，因此選取根部為測量點，如表2所示，為 13#墩懸臂根部截面部分工況下的應力值。

比較關鍵測點的應力理論值與實測值可以得出以下結論：

(1)L橋主橋的每個施工階段中，懸臂根部截面底板的理論值與應力值在結果上，兩者的變化的規(guī)律相同，同兩著的值大致都相吻合。從而掌握L橋主橋在每個施工階段過程中關鍵斷面的應力值，將對這些應力進行一定的控制，保證其在允許范圍內(nèi)，從而保證施工的安全性。說明文本使用的計算程序具有正確性，同時對于該橋的計算模型符合實際情況，其計算的結果也比較可靠。這還說明振弦式應變計能夠長期觀測混凝土結構的應變，測量的精度與靈敏度等指標還能夠滿足測試的要求，有效對梁體的實際工作情況進行反應。

表2　13#墩根部截面應力測量結果(單位：MPa)

(2) 應力實測值和理論值存在著一定偏差，分析其因素主要是混凝土徐變收縮、橋面施工機械自身重量、結構溫度變化等因素所導致的；其次，當前的試驗只能夠對應變進行觀測，需要將實測應變扣去非力學應變后，再進行實測彈性模量計算才能夠得到應力，因為混凝土彈性模量是以試件來進行測定的，這與實際梁體的彈性模量存在相應的偏差，因此試驗觀測所得到的值也為近似值。再者，應變計的安裝受局部應力的影響，譬如某個測點正好靠近預應力束。

通過以上分析，對L橋主要在應力控制方面，其結果較為理想，這也證實應力控制方案具有可行性。在混凝土應力監(jiān)測中，對應力測試產(chǎn)生影響的因素較多，因而計算值無法與實際值完全相同，所以在測試中，需要按實際情況中的影響因素進行相應識別修正。

5結束語

現(xiàn)場采集線形監(jiān)控結果分析與控制結論能夠看出，該橋施工控制方案具有可行性，且效果較佳。

參考文獻：

[1]馬保林.高墩大跨連續(xù)剛構橋[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]楊相.空心薄壁高墩穩(wěn)定性分析[J].北方交通,2007,(8):52-54.

作者簡介：朱丹麗(1973-)，女，湖南婁底人，工程師。

收稿日期：2014-12-25

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0099-02